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用均值不等式求最值的方法和技巧

评注 若已知 (或其他定值),要求 的最大值,则同样可运用此法.
8、 巧组合
例8 若 且 ,求 的最小值 .
分析 初看,这是一个三元式的最值问题,无法利用 +b来解决.换个思路,可考虑将 重新组合,变成 ,而 等于定值 ,于是就可以利用均值不等式了.
9、 消元
例9、设 为正实数, ,则 的最小值是.
评析:利用均值不等式求几个正数和的最小值时,关键在于构造条件,使其积为常数。通常要通过添加常数、拆项(常常是拆底次的式子)等方式进行构造。
2、求几个正数积的最大值。
例2、求下列函数的最大值:
① ②
解析:
① ,∴
,当且仅当 即 时,“=”号成立,故此函数最大值是1。② ,则 ,欲求y的最大值,可先求y2的最大值。
证明:
任取 且 ,则

∵ ,∴ ,
则 ,即 在 上是减函数。
故当 时, 在 上有最小值5。
解法二:(配方法)因 ,则有 ,易知当 时, 且单调递减,则 在 上也是减函数,即 在 上是减函数,当 时, 在 上有最小值5。
解法三:(导数法)由 得 ,当 时, ,则函数 在 上是减函数。故当 时, 在 上有最小值5。
2、 配系数(乘、除项)
例2 已知 ,且满足 ,求 的最大值.
分析 , 是二项“积”的形式,但不知其“和”的形式 是否定值,
而已知是 与 的和为定值 ,故应先配系数,即将 变形为 ,再用均值不等式.
当且仅当 ,即 时,等号成立. 所以 的最大值是 .
评注 本题是已知和为定值,要求积的最大值,可逆用均值不等式,即利用 来解决.
用均值不等式求最值的方法和技巧
桃源县第九中学 朱梅芳
均值不等式是求函数最值的一个重要工具,同时也是高考常考的一个重要知识点。下面谈谈运用均值不等式求解一些函数的最值问题的方法和技巧。
一、几个重要的均值不等式
① 当且仅当a =b时,“=”号成立;
② 当且仅当a = b时,“=”号成立;
③ 当且仅当a =b =c时,“=”号成立;
④ ,当且仅当a = b = c时,“=”号成立.
注:①注意运用均值不等式求最值时的条件:一“正”、二“定”、三“等”;
②熟悉一个重要的不等式链: 。
二、用均值不等式求最值的常见的方法和技巧
1、求几个正数和的最小值。
例1、求函数 的最小值。
解析:
,当且仅当 即 时,“=”号成立,故此函数最小值是 。
解法二:(消元法)
由 得 ,由 则 。当且仅当 即 时“=”号成立,故此函数最小值是18。
解法三:(三角换元法)
令 则有

,易求得 时“=”号成立,故最小值是18。
评析:此类问题是学生求解易错得一类题目,解法一学生普遍有这样一种错误的求解方法: 。原因就是等号成立的条件不一致。
5、利用均值不等式化归为其它不等式求解的问题。
解法四:(拆分法) ,当且仅当 时“=”号成立,故此函数最小值是5。
评析:求解此类问题,要注意灵活选取方法,特别是单调性法、导数法具有一般性,配方法及拆分法也是较为简洁实用得方法。
4、条件最值问题。
例4、已知正数x、y满足 ,求 的最小值。
解法一:(利用均值不等式)
,当且仅当 即 时“=”号成立,故此函数最小值是18。
,当且仅当 ,即 时,不等式中的“=”号成立,故此函数最大值是 。
评析:利用均值不等式求几个正数积的最大值,关键在于构造条件,使其和为常数。通常要通过乘以或除以常数、拆因式(常常是拆高次的式子)、平方等方式进行构造。
3、用均值不等式求最值等号不成立。
例3、若x、y ,求 的最小值。
解法一:(单调性法)由函数 图象及性质知,当 时,函数 是减函数。
故 的最大值是 .
评注 本题也可将 纳入根号,即将所求式化为 ,先配系数,再运用均值不等式的变式.
6、 换元(整体思想)
例6 求函数 的最大值.
分析 可先令 ,进行换元,再使分子常数化,然后运用均值不等式来解决.
7、 逆用条件
例7 已知 ,则 的最小值是( ) .
分析 直接利用均值不等式,只能求 的最小值,而无法求 的最小值.这时可逆用条件,即由 ,得 ,然后展开即可解决问题.
2011年1月2日
三、用均值不等式求最值的常见的技巧
1、 添、减项(配常数项)
例1 求函数 的最小值.
分析: 是二项“和”的形式,但其“积”的形式不为定值.而 可与 相约,即其积为定积1,因此可以先添、减项6,即 ,再用均值不等式.
当且仅当 ,即 时,等号成立. 所以 的最小值是 .
评注 为了创造条件利用均值不等式,添项是常用的一种变形技巧;为了保证式子的值不变,添项后一定要再减去同一项.
3、 裂项
例3 已知 ,求函数 的最小值.
分析 在分子的各因式中分别凑出 ,借助于裂项解决问题.
当且仅当 ,即 时,取等号. 所以 .
4、 取倒数
例4 已知 ,求函数 的最小Fra bibliotek.分析 分母是 与 的积,可通过配系数,使它们的和为定值;也可通过配系数,使它们的和为 (这是解本题时真正需要的).于是通过取倒数即可解决问题.
例5、已知正数 满足 ,试求 、 的围。
解法一:
由 ,则 ,即 解得 ,当且仅当 即 时取“=”号,故 的取值围是 。
又 ,当且仅当 即 时取“=”号,故 的取值围是
解法二:
由 , 知 ,
则 ,由 ,则:
,当且仅当 ,并求得 时取“=”号,故 的取值围是 。
,当且仅当 ,并求得 时取“=”号,故 的取值围是 。
分析 本题也是三元式的最值问题.由题意得 ,则可对 进行消元,用 表示,即变为二元式,然后可利用均值不等式解决问题.
练习:1、试填写两个正整数,满足条件 ,且使这两个正整数的和最小。
2、试分别求: ; 最大值。
3、求 最小值。
总之,利用均值不等式求最值的方法多样,而且变化多端,要掌握常见的变形技巧,掌握常见题型的求解方法,加强训练、多多体会,才能达到举一反三的目的。
解 由 ,得 , .
取倒数,得
当且仅当 ,即 时,取等号.
故 的最小值是 .
5、 平方
例5 已知 且 求 的最大值.
分析 条件式中的 与 都是平方式,而所求式中的 是一次式, 是平方式但带根号.初看似乎无从下手,但若把所求式 平方,则解题思路豁然开朗,即可利用均值不等式来解决.
当且仅当 ,即 , 时,等号成立.
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